JP2021026056A - 物品製造方法、膜形成方法、型製造方法、露光装置、情報処理方法およびプログラム - Google Patents

物品製造方法、膜形成方法、型製造方法、露光装置、情報処理方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】露光装置のDOFに基板の露光領域を収めるために有利な技術を提供する。【解決手段】物品製造方法は、基板の上に焦点補償膜を形成する第1形成工程と、前記焦点補償膜の上にレジスト層を形成する第2形成工程と、露光装置を用いて前記レジスト層に原版のパターンを転写する転写工程と、を含み、前記第1形成工程では、前記焦点補償膜が前記露光装置の像面形状に応じた表面形状を有するように前記焦点補償膜を形成する。【選択図】図1

Description

本発明は、物品製造方法、膜形成方法、型製造方法、露光装置、情報処理方法およびプログラムに関する。
特許文献1には、トポグラフィーを有する基板の上にレジストを滴下し、ブランクテンプレートの押印面をレジストに押し当て、レジストを硬化させ、その後にレジストからブランクテンプレート離型する基板平坦化方法が記載されている。基板の平坦化は、後続のフォトリソグラフィー工程において、フォトレジスト層を投影光学系の焦点深度(DOF)に収めるために有用である。
特開2016−219679号公報
Novel Spin on Planarization Technology by Photo Curing SOC (P-SOC) Journal of Photopolymer Science and Technology Volume 30, Number 3 (2017)
フォトリソグラフィー工程において使用される露光装置は、最小解像寸法の縮小のために投影光学系の高NA化が進んでいて、これによってDOFが縮小している。例えば、NAが0.33の投影光学系を有するEUV露光装置では、照明条件によるが、DOFは110nm〜300nmである。NAが0.55となる次の世代においては、照明条件によるが、DOFは40nm〜160nm程度になりうる。
デフォーカスは種々の要因によって発生するので、DOFの全てを基板の表面の凹凸(高低差)が使い切ることはできない。したがって、NAが0.55の世代であっても、全ての照明条件においてDOFを満足するためには、基板の表面の凹凸は、例えば、4nm以下に抑えられるべきである。
Figure 2021026056
表1には、フォトリソグラフィー工程においてデフォーカスを発生させる要因が示されている。要因1〜9の合計を露光装置のDOFに収める必要がある。要因1〜7は、レチクルを含む露光装置側の要因である。要因8、9は、ウエハ要因である。45nmノード以降の半導体プロセスにおいて一般的に使用されているSOC(Spin On Carbon)層は、要因8、9を改善する技術である。
SOC層を使ったプロセスウェハの平坦化の事例としては、凹凸を有する下地の上にSOC層、平坦化SOG中間(HM)層、フォトリソグラフィー工程用のフォトレジスト層を積層した3層構造が知られている。平坦化されたフォトレジスト層は、露光装置を用いたフォトリソグラフィー工程によってパターニングされる。SOC層の平坦度の改善例としては、パターニングされたウエハの表面上に熱硬化型又は紫外線硬化型のレジストをスピンコートし、概ね200℃環境下でのベーキングを行い、レジストのリフローが平衡状態に達した後に再加熱またはUV光の照射によって硬化させる方法がある(非特許文献1)。
DOFの狭小化に伴い、表1に掲げられた個々の要因を改善することが求められている。しかしながら、露光装置起因の要因については、既に可能な限り低減されており、従来のようにプロセスウェハの表面の平坦化を追求するアプローチには限界がある。
本発明は、露光装置のDOFに基板の露光領域を収めるために有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の1つの側面は、物品製造方法に係り、前記物品製造方法は、基板の上に焦点補償膜を形成する第1形成工程と、前記焦点補償膜の上にレジスト層を形成する第2形成工程と、露光装置を用いて前記レジスト層に原版のパターンを転写する転写工程と、を含み、前記第1形成工程では、前記焦点補償膜が前記露光装置の像面形状に応じた表面形状を有するように前記焦点補償膜を形成する。
本発明によれば、露光装置のDOFに基板の露光領域を収めるために有利な技術が提供される。
本発明の一実施形態の物品製造方法および膜形成方法において製造される構造(a)、および、従来の伝統的なアプローチによる物品製造方法および膜形成方法において製造される構造(b)を模式的に示す図。 焦点補償膜を形成する工程に使用されうる膜形成装置の構成例を示す図。 第1実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明する図。 第2実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明する図。 第3実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明する図。 第4実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明する図。 焦点補償膜によるデフォーカスの改善効果を説明する図。 ディスペンサによってプロセスウェハの上に組成物を配置する工程を説明する図。 第5実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明するフローチャート。 第6実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明するフローチャート。 第2実施形態で使用されうるスーパーストレート(型)を製造する型製造方法を説明する図。 図11を参照して説明されたレリーフスタンプを使って製造されうるスーパーストレートを例示する図。 膜形成装置に与えるドロップレシピを生成する情報処理装置の構成例を示す図。 情報処理装置によって生成されたドロップレシピに従ってプロセスウェハに焦点補償膜を形成するための組成物を配置する様子が模式的に示す図。 照明モードおよびレチクルに依存する像面形状を例示する図。 一実施形態の物品製造システムの構成例を模式的に示す図。 他の実施形態の物品製造システムの構成例を模式的に示す図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図1(a)には、本発明の一実施形態の物品製造方法および膜形成方法において製造される構造が模式的に例示されている。図1(b)には、従来の伝統的なアプローチによる物品製造方法および膜形成方法において製造される構造が模式的に例示されている。まず、表面に凹凸を有するプロセスウェハ(プロセス基板)4が用意される。表面の凹凸は、プロセスウェハWが有するパターンに依存しうる。プロセスウェハWは、例えば、後にエッチングによってパターニングされる層を有しうる。プロセスウェハWの上に焦点補償膜3が形成されうる。焦点補償膜3は、例えば、60nm〜200nmの範囲内の厚さを有しうるが、他の厚さを有してもよい。
焦点補償膜3の上には、任意的な要素として、SOG(Spin On Glass)膜2が配置されうる。SOG膜2は、焦点補償膜3の下の層をエッチングする際のハードマスクとして利用されうる。焦点補償膜3またはSOG膜2の上には、フォトレジスト層(レジスト層)1が形成されうる。フォトレジスト層1には、露光装置を用いて実施される露光工程において、レチクル(原版)のパターンが潜像パターンとして転写され、その後、現像工程を経てレジストパターンに変換されうる。図1(a)、図1(b)において、2本の点線は、フォトレジスト層1に対する露光工程において露光装置のDOFを示している。2本の線で示されるDOFの範囲内に露光装置のベストフォーカス面が位置することが好ましい。
デバイスアプリケーションの一側面において、メモリデバイスの積層化に伴ってプロセスウェハWのデバイスパターン起因の凹凸(例えば、80〜100nm)が増長される傾向にある。一方、露光装置は、投影光学系の高NA化に伴ってDOFが狭小化している。NAが0.33の投影光学系を有するEUV露光装置では、照明条件によるが、DOFは110nm〜300nmである。NAが0.55となる次の世代においては、照明条件によるが、DOFは40nm〜160nm程度になりうる。
図1(b)には、焦点補償膜3を形成するための従来例が示されている。従来例によれば、プロセスウエハW上のフォトレジスト層1の表面は、後続のパターン露光工程における投影光学系の像面形状を一切考慮することなく、“平面”に近づくように焦点補償膜3が形成される。他方で、露光工程における露光装置のベストフォーカス面は、完全に平面化することが困難であり、露光装置の投影光学系のDOFを消費する一要因となっていた。従来の伝統的なアプローチでは、プロセスウェハWに配分(許容)すべきデフォーカス量と、露光装置に配分(許容)すべきデフォーカス量とが個別に設定されるが、このようなアプローチには限界がある。
図1(a)に模式的に示されるように、本実施形態では、露光装置のDOFにプロセスウェハWのフォトレジスト層1が収まるように、露光装置の像面形状に応じた表面形状を有する焦点補償膜3が形成される。本実施形態では、究極的には、露光装置の像面形状(つまり、目標表面形状)と同一の表面形状を有する焦点補償膜3が形成されうるが、焦点補償膜3の表面形状は、許容範囲内において、露光装置の像面形状からずれていてもよい。本実施形態のアプローチによれば、露光装置の像面を高いレベルで平面に近づける必要はないし、プロセスウェハWの上に高いレベルで平坦性を有する焦点補償膜を形成する必要もない。本実施形態によれば、従来は固定的にバジェットが配分されていた露光ツール、およびレチクル起因の像面湾曲成分が解消され、その改善分をプロセスウエハや他の露光ツールのデフォーカス要因に再配分することができる。
ここで、露光装置の像面形状は、例えば、像面湾曲として評価されうる形状である。ステッパとして構成された露光装置においては、露光装置の像面形状は、露光装置の投影光学系の像面(ベストフォーカス面)と基準平面(設計上の像面)との差分の二次元分布として評価されうる。スキャナ(走査露光装置)として構成された露光装置においては、露光装置の像面形状とは、実効的な像面形状を意味する。つまり、スキャナとして構成された露光装置の像面形状とは、露光装置による走査露光の結果に現れる、基板の被露光面と投影光学系の像面(ベストフォーカス面)との差分の二次元分布として評価されうる。基板の被露光面は、例えば、フォトレジスト層1の厚さ方向の中心の集合からなる面である。スキャナとして構成された露光装置においては、走査露光時における基板の位置制御精度は、露光装置の実効的な像面形状に影響を与える。例えば、走査露光時における基板の位置制御精度が悪いと、実効的な像面形状は、理想形状からの乖離が大きくなる。つまり、走査露光時における基板の位置制御精度が悪いと、それは、実効的には、投影光学系の像面湾曲収差が大きいときと同様のデフォーカスを引き起こしうる。
図2には、焦点補償膜3を形成する工程に使用されうる膜形成装置300の構成例が示されている。膜形成装置300は、プロセスウェハ(基板)4を駆動するための機構として、プロセスウェハ4を保持する基板保持部304と、ベース定盤302上で基板保持部304を駆動することによってプロセスウェハWを駆動する基板駆動機構308とを備えうる。膜形成装置300は、スーパーストレート(型)SSを駆動する機構として、スーパーストレートSSを保持する型保持部303と、型保持部303を駆動することによってスーパーストレートSSを駆動する型駆動機構305とを備えうる。
膜形成装置300は、プロセスウェハWの上に組成物を供給(配置)するディスペンサ309を備えうる。例えば、図8に模式的に示されるように、基板駆動機構308によってプロセスウェハWをXY方向に走査しながらディスペンサ309から組成物CMを吐出することによってプロセスウェハWの上に組成物CMを配置することができる。ディスペンサ309は、基板駆動機構308によるプロセスウェハWの駆動と同期して、予め準備されたドロップレシピ(組成物の配置情報)に基づいて組成物CMを吐出しうる。ここで、ドロップレシピは、プロセスウェハWの凹部の密度が高い部分には、組成物CMが高い密度で配置され、プロセスウェハWの凹部の密度が低い部分には、組成物CMが低い密度で配置されるように準備されうる。また、ドロップレシピは、後の露光工程において使用される露光装置の像面形状(目標表面形状)に応じた表面形状を有する焦点補償膜3が形成されるように、露光装置の像面形状に応じた密度でプロセスウェハWに組成物CMが配置されるように準備されうる。
組成物は、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物(未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある)である。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が10nm以上1mm以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。硬化性組成物は、ディスペンサ309から吐出され、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となってプロセスウェハ(基板)の上に付与されてもよい。あるいは、硬化性組成物は、それが許容される場合には、スピンコーターやスリットコーターによってプロセスウェハ(基板)上に膜状に付与されてもよい。硬化性組成物の粘度(25℃における粘度)は、例えば、1mPa・s以上である。以下の実施形態において、組成物は、例えば、紫外線硬化型のレジストであることが好ましいが、本発明は、これに限定されない。
膜形成装置300は、アライメントスコープ306を備えうる。アライメントスコープ306は、ベース定盤302に結合されたブリッジ301によって支持されうる。プロセスウェハWが基板保持部304に搬送され、基板保持部304によって保持された後、アライメントスコープ306を使ってプロセスウェハWの位置が計測されうる。アライメントスコープ306を使って得られたプロセスウェハWの位置情報は、例えば、ディスペンサ309によってプロセスウェハWに組成物を配置する動作、プロセスウェハWとスーパーストレートSSとの位置合わせ等に使用されうる。
スーパーストレートSSは、例えば、石英またはガラス製の薄板であり、型保持部303によって保持される。プロセスウェハWの上にディスペンサ309によって組成物が配置され、基板駆動機構308によってプロセスウェハWがスーパーストレートSSの下に位置決めされる。その後、型駆動機構305によってスーパーストレートSSが下方に駆動され、スーパーストレートSSがプロセスウェハWの上の組成物と接触しうる。プロセスウェハWの組成物と接触したスーパーストレートSSは、毛管力でプロセスウェハWと引き合い、プロセスウェハWとスーパーストレートSSとの間の空間に組成物が広がりうる。プロセスウェハWとスーパーストレートSSとの間の空間に組成物が広がった後、硬化部307がミラー310およびスーパーストレートSSを介して硬化用のエネルギーを組成物に照射しうる。これにより、組成物が硬化して、硬化した組成物からなる焦点補償膜が形成されうる。硬化部307は、硬化用のエネルギーとして、例えば、310nm付近もしくは365nm付近に波長のピークを有する紫外光を組成物に照射しうる。硬化用のエネルギーは、プロセスウェハWの全域に照射されてもよいし、プロセスウェハWに対して部分的に照射されてもよい。
プロセスウェハWとスーパーストレートSSとの間の組成物が硬化した後に、型駆動機構305がスーパーストレートSSを上昇させることによって、組成物の硬化物である焦点補償膜からスーパーストレートSSが分離されうる。その後、プロセスウェハWは、膜形成装置300から搬出されうる。プロセスウェハWは、膜形成装置300においてポストベーク処理がなされた後に膜形成装置300から搬出されてもよい。あるいは、プロセスウェハWは、上記の焦点補償膜の上に他の焦点補償膜が形成された後に膜形成装置300から搬出されてもよい。
以下、図3を参照しながら第1実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明する。まず、図3(a)に示された工程では、プロセスウェハWが準備されうる。プロセスウェハWは、少なくとも1つのパターニングされた層と、該層を覆う層とを含みうる。あるいは、プロセスウェハWは、ベアウェハであってよい。プロセスウェハWがベアウェハである場合には、図3(b)、(c)に示す工程は省略されうる。
図3(b)に示された工程では、プロセスウェハWが膜形成装置300に搬入され、ディスペンサ309を用いてプロセスウェハWの上に組成物5’が配置されうる。このとき、プロセスウェハWの凹部の密度が高い部分には、組成物CMが高い密度で配置され、プロセスウェハWの凹部の密度が低い部分には、組成物CMが低い密度で配置されうる。次いで、図3(c)に示された工程では、型駆動機構305によってスーパーストレートM1がプロセスウェハWの上の組成物5’に接触するようにスーパーストレートM1が駆動される。次いで、硬化部307によってミラー310およびスーパーストレートM1を介して組成物5’に対して硬化用のエネルギーが照射されうる。これにより、組成物5’が硬化して、硬化した組成物5’からなる平坦化膜5が形成されうる。その後、平坦化膜5からスーパーストレートM1が分離されうる。この段階で、平坦化膜5の架橋を進めるためにポストベークが実施されてもよい。図3(b)、(c)に示された工程に代えて、平坦化膜5としてSOC(Spin On Carbon)膜を形成する工程が実施されてもよい。
次いで、図3(d)に示された工程(配置工程)では、ディスペンサ309を使って、図3(h)に示された後続の露光工程で使用される露光装置の像面形状に応じた密度分布で組成物3’が平坦化膜5の上に配置されうる。次いで、図3(e)に示された工程(膜形成工程)では、焦点補償膜3が形成されうる。具体的には、まず、型駆動機構305によってスーパーストレートM2がプロセスウェハWの上の組成物3’に接触するようにスーパーストレートM2が駆動されうる(接触工程)。次いで、組成物3’の密度分布に従った形状にスーパーストレートM2が変形した状態で、硬化部307によってミラー310およびスーパーストレートM2を介して組成物3’に対して硬化用のエネルギーが照射されうる(硬化工程)。これにより、組成物3’が硬化して、硬化した組成物3’からなる焦点補償膜3が形成されうる。その後、焦点補償膜3からスーパーストレートM2が分離されうる(分離工程)。以上の膜形成工程によって、後続の露光工程で使用される露光装置の像面形状に応じた表面形状を有する焦点補償膜3が形成されうる。その後、プロセスウェハWは、膜形成装置300から搬出されうる。
一例において、図3(e)に示された工程の前に、型保持部303によって保持されたスーパーストレートM1がスーパーストレートM2に変更されうる。他の例においては、スーパーストレートM2としてスーパーストレートM1が使用されてよい。この場合、スーパーストレートM1からM2への変更は不要である。
次いで、図3(f)に示された工程が実施されうるが、この工程は任意的な工程である。この工程では、焦点補償膜3の上にSOG膜2が形成されうる。次いで、図3(g)に示された工程では、焦点補償膜3またはSOG膜2の上にスピンコーター等を使ってフォトレジスト層1が形成されうる。次いで、図3(h)に示された工程(フォトリソグラフィー工程)が実施されうる。この工程では、まず、露光装置を用いて、フォトレジスト層1が露光され、フォトレジスト層1にレチクルのパターンの潜像が形成されうる。次いで、フォトレジスト層1が現像され、レジストパターンPRが形成されうる。
以下、図4を参照しながら第2実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明する。第2実施形態は、図4(e)に示された工程において、図4(h)に示された露光工程において使用される露光装置の像面形状に応じた表面形状(組成物に接触する面の形状)を有するスーパーストレートM2が使用される。ここで、露光装置の像面形状に応じた表面形状は、露光装置の像面形状との差分が許容範囲内である形状であり、究極的には、露光装置の像面形状と同一の形状でありうる。
図4(e)に示された工程(膜形成工程)では、焦点補償膜3が形成されうる。具体的には、まず、型駆動機構305によってスーパーストレートM2がプロセスウェハWの上の組成物3’に接触するようにスーパーストレートM2が駆動されうる(接触工程)。次いで、平坦化膜5とスーパーストレートM2との間の空間に組成物3’が充填された状態で、硬化部307によってミラー310およびスーパーストレートM2を介して組成物3’に対して硬化用のエネルギーが照射されうる(硬化工程)。これにより、組成物3’が硬化して、硬化した組成物3’からなる焦点補償膜3が形成されうる。その後、焦点補償膜3からスーパーストレートM1が分離されうる(分離工程)。以上の工程によって、後続の露光工程で使用される露光装置の像面形状に応じた表面形状を有する焦点補償膜3が形成されうる。その後、プロセスウェハWは、膜形成装置300から搬出されうる。
他の点では、第2実施形態は、第1実施形態と同じである。第2実施形態では、露光装置の像面形状に応じた表面形状(組成物に接触する面の形状)を有するスーパーストレートM2を作成する必要がある。しかし、第2実施形態では、組成物3’の配置誤差、組成物3’のリフロー、スーパーストレートM2の剛性および過渡的な変形の特性、などの制約を受けることなく、焦点補償膜3の表面形状を規定することができる。
以下、図5を参照しながら第3実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明する。第3実施形態は、図5(e)に示された工程において、図5(h)に示された露光工程において使用される露光装置の像面形状に応じた表面形状(組成物に接触する面の形状)を有するスーパーストレートM2が使用される点では第2実施形態と共通する。しかし、第3実施形態で使用されるスーパーストレートM2の表面形状は、露光装置の像面形状に応じた表面形状に応じた深さを有する複数の凹部を含むものである。ここで、スーパーストレートM2の表面形状は、複数の凹部の底に対する包絡面と露光装置の像面形状との差分が許容範囲内である形状であう。究極的には、該包絡面は、露光装置の像面形状と同一の形状でありうる。
図5(a)、(b)、(c)、(d)に示された工程は、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示された工程と同じである。図5(e)に示された工程(膜形成工程)では、焦点補償膜3が形成されうる。具体的には、まず、型駆動機構305によってスーパーストレートM2がプロセスウェハWの上の組成物3’に接触するようにスーパーストレートM2が駆動されうる。次いで、平坦化膜5とスーパーストレートM2との間の空間およびスーパーストレートM2の凹部に組成物3’が充填された状態で、硬化部307によってミラー310およびスーパーストレートM2を介して組成物3’に対して硬化用のエネルギーが照射されうる。これにより、組成物3’が硬化して、硬化した組成物3’からなる骨格構造3”が形成されうる。その後、骨格構造3”からスーパーストレートM1が分離されうる。以上の工程によって、図5(f)に示されうるように、後続の露光工程で使用される露光装置の像面形状に応じた包絡面を有する骨格構造3”が形成されうる。その後、プロセスウェハWは、膜形成装置300から搬出される。
次いで、図5(g)に示された工程では、骨格構造3”の上にスピンコーター等を使って平滑化層8が形成されうる。平滑化層8は、骨格構造3”の凹部に充填された部分を含みうる。あるいは、平坦化層8は、骨格構造3”の凹部に平坦化層8の構成材料が充填されるように形成されうる。骨格構造3”および平滑化層8は、焦点補償膜を構成する。次いで、次いで、図5(h)に示された工程では、平滑化層8の上にスピンコーター等を使ってフォトレジスト層1が形成されうる。次いで、図5(i)に示された工程(フォトリソグラフィー工程)が実施されうる。この工程では、まず、露光装置を用いて、フォトレジスト層1が露光され、フォトレジスト層1にレチクルのパターンの潜像が形成されうる。次いで、フォトレジスト層1が現像され、レジストパターンPRが形成されうる。
第3実施形態では、露光装置の像面形状に応じた凹部を有するスーパーストレートM2を作成する必要がある。しかし、第3実施形態では、組成物3’の配置誤差、組成物3’のリフロー、スーパーストレートM2の剛性、過渡的な変形の特性、などの制約を受けることなく、骨格構造3”および平滑化層8で構成される焦点補償膜の表面形状を規定することができる。
第2および第3実施形態では、焦点補償膜の表面のトポグラフィーがスーパーストレートM2によって決定されることから、組成物3’のリフロー性が高ければ、組成物3’の配置の精度が低くてもよい。よって、組成物3’は、スピンコーター等によってプロセスウェハWの上に配置されてもよい。
以下、図6を参照しながら第4実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明する。第4実施形態として言及しない事項は、第1乃至第3実施形態のいずれかに従いうる。第6実施形態では、第1、第2実施形態における平坦化膜5および焦点補償膜3からなる構造体に相当する膜が焦点補償膜3として1回の膜形成工程によって形成される。
まず、図6(a)に示された工程では、プロセスウェハWが準備されうる。図6(b)に示された工程では、プロセスウェハWが膜形成装置300に搬入され、ディスペンサ309を用いてプロセスウェハWの上に組成物5’が配置されうる。このとき、図6(f)に示された後続の露光工程で使用される露光装置の像面形状に応じた上面を有する焦点補償膜3が図6(c)に示す工程で得られるように、プロセスウェハWの表面形状および該像面形状に応じて調整された分布で組成物3’が配置されうる。
次いで、図6(c)に示された工程(膜形成工程)では、焦点補償膜3が形成されうる。具体的には、まず、型駆動機構305によってスーパーストレートM2がプロセスウェハWの上の組成物3’に接触するようにスーパーストレートM2が駆動されうる(接触工程)。次いで、組成物3’の密度分布に従った形状にスーパーストレートM2が変形した状態で、硬化部307によってミラー310およびスーパーストレートM2を介して組成物3’に対して硬化用のエネルギーが照射されうる(硬化工程)。これにより、組成物3’が硬化して、硬化した組成物3’からなる焦点補償膜3が形成されうる。その後、焦点補償膜3からスーパーストレートM1が分離されうる(分離工程)。以上の膜形成工程によって、後続の露光工程で使用される露光装置の像面形状に応じた表面形状を有する焦点補償膜3が形成されうる。その後、プロセスウェハWは、膜形成装置300から搬出されうる。
次いで、図6(d)に示された工程が実施されうるが、この工程は任意的な工程である。この工程では、焦点補償膜3の上にSOG膜2が形成されうる。次いで、図6(e)に示された工程では、焦点補償膜3またはSOG膜2の上にスピンコーター等を使ってフォトレジスト層1が形成されうる。次いで、図6(f)に示された工程(フォトリソグラフィー工程)が実施される。この工程では、まず、露光装置を用いて、フォトレジスト層1が露光され、フォトレジスト層1にレチクルのパターンの潜像が形成されうる。次いで、フォトレジスト層1が現像され、レジストパターンPRが形成されうる。
以下、図7を参照しながら焦点補償膜3によるデフォーカスの改善効果を説明する。図7(a)は、露光工程で使用される露光装置の像面形状を示す等高線図である。この例では、露光装置は、走査露光装置(スキャナ)であり、露光スリット803は、ある瞬間において露光光が照射される領域である。走査露光装置において、像面形状は、走査露光の結果に現れる、基板の被露光面(フォトレジスト層1の厚さ方向の中心の集合体からなる面)とベストフォーカス面との差分の二次元分布である。
図7(b)は、図7(a)のA−A’線における基板(ここでは、プロセスウェハW、焦点補償膜3、SOG膜2およびフォトレジスト層1からなる構造体)の断面構造を模式的に示している。フォトレジスト層1の厚さ方向の中心の集合体からなる面の形状と露光装置の像面形状とを一致させることができれば、フォトレジスト層1が露光装置のDOFに収まる。
走査露光装置では、走査露光の際に、プロセスウェハWのZ軸、ωx軸(X軸周りの回転)、ωy軸(Y軸周りの回転)についてはセンサ計測結果に基づいて追従制御がかかる。よって、露光スリット803の面積以上の空間周波数の凹凸成分に対してはセンサによる計測誤差及びサーボ偏差以外の誤差は生じない。しかしながら、露光スリット803内で投影光学系の像面からフォトレジスト層1の厚さ中心が逸脱してしまう曲面成分に関しては、再現性のあるデフォーカス要因でありながら、従来は補正されていなかった。
露光装置のベストフォーカス面は、例えば、検査用のレチクルを使って計測したり、ウエハステージに搭載されたセンサでレチクルパターンの空中像を計測したりすることで検出することができる。走査露光装置の像面形状は、このようにして検出されうるベストフォーカス面からサーボ追従で補正可能な0次、1次成分(オフセット及び傾き)を差し引いたものでありうる。
図9には、第5実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明するためのフローチャートである。第5実施形態は、第1又は第4実施形態に適用されうる。工程S801では、焦点補償膜3の形成後のフォトリソグラフィー工程(露光工程)で使用される露光装置を特定し、その露光装置の像面形状が取得される。像面形状の取得は、露光装置の設定された画角(1つのショット領域)についてなされうる。
工程S802では、工程S801で取得された像面形状(形状情報)が物品製造用の基板(プロセスウェハW)の複数のショット領域にマッピングされたマップ情報が生成されうる。工程S803では、工程S802で生成された情報に基づいて焦点補償膜3の表面形状が決定されうる。ここで、工程S802で生成された情報が示す形状と同一の形状を有するように焦点補償膜3の表面形状が決定されてもよいし、工程S802で生成された情報が示す形状を補正した形状を有するように焦点補償膜3の表面形状が決定されてもよい。工程S804では、工程S803で決定された焦点補償膜3の表面形状に基づいて、物品製造用の基板(プロセスウェハW)の複数のショット領域をカバーする領域に対する組成物の配置を示すドロップレシピが生成されうる。工程S805では、焦点補償膜3が形成されうる。具体的には、まず、工程S804で生成されたドロップレシピに従って物品製造用の基板(プロセスウェハW)の複数のショット領域をカバーする領域に対してディスペンサ309を使って組成物が配置されうる。そして、該組成物にスーパーストレートM2を接触させ、該組成物を硬化させることによって焦点補償膜3が形成されうる。工程S805は、図3(d)に示される工程および図6(b)に示される工程に対応する。
図10は、第6実施形態の物品製造方法および膜形成方法を説明するためのフローチャートである。第6実施形態は、第2又は第3実施形態に適用されうる。図10のフローチャートにおける工程S801〜S803は、図9のフローチャートにおける工程S801〜S803と同じである。工程S804’では、工程S803で決定された焦点補償膜3の表面形状に基づいて、スーパーストレートM2が作成される。工程S805では、工程S804’で作成されたスーパーストレートM2を用いて焦点補償膜3が形成される。工程S805’は、図4(e)に示される工程および図5(e)に示される工程に対応する。
図11を参照しながら第2実施形態で使用されうるスーパーストレートM2(型)を製造する型製造方法を説明する。図11(a)は、露光工程で使用される露光装置の像面形状を示す等高線図である。この例では、露光装置は、走査露光装置(スキャナ)であり、露光スリット803は、ある瞬間において露光光が照射される領域である。走査露光装置において、像面形状は、走査露光の結果に現れる、基板の被露光面(フォトレジスト層1の厚さ方向の中心の集合体からなる面)とベストフォーカス面との差分の二次元分布である。図11(b)は、図11(a)のA−A’線における基板(ここでは、プロセスウェハW、焦点補償膜3、SOG膜2およびフォトレジスト層1からなる構造体)の断面構造を模式的に示している。
図11(c)は、スーパーストレートM2を製造するためのレリーフスタンプ1002を模式的に示している。レリーフスタンプ1002は、例えば、1つのショット領域に対する領域のレリーフ1001を有しうる。レリーフ1001は、等高線800で示される形状に従った形状を有しうる。インプリント装置およびブランクスーパーストレートを準備し、インプリント装置により、ブランクスーパーストレートの各ショット領域の上に配置された組成物(インプリント材)に対してレリーフ1001が転写されうる。
これにより、膜形成装置300において使用されうるスーパーストレートM2が製造されうる。ここで、前述のように、膜形成装置300は、プロセスウェハWの上の組成物とスーパーストレートM2の成形面とを接触させ該組成物を硬化させることによってプロセスウェハWの上に該組成物の硬化物からなる焦点補償膜3を形成する。該成形面は、焦点補償膜3の上にレジストパターンを形成するために使用される露光装置の像面形状に応じた表面形状を有する。
図12は、図11を参照して説明されたレリーフスタンプ1002を使って製造されうるスーパーストレートM2の平面図および断面図を模式的に示している。スーパーストレートM2の製造においては、それを使って焦点補償膜3が形成された基板に露光処理を行うための走査露光装置における各ショット領域の走査方向が考慮されてもよい。走査露光装置においては、走査方向に応じて像面形状が異なりうる。そこで、ダウン方向(第1方向)に基板が走査されるダウンスキャン801およびアップ方向(第2方向)に基板が走査されるアップスキャン802に応じたレリーフスタンプ1002を使ってスーパーストレートM2が製造されうる。即ち、走査方向に応じた表面形状を有するスーパーストレートM2が製造されうる。スーパーストレートM2は、アライメントマーク1102を有しうる。スーパーストレートM2におけるXY方向における高さ変化は緩やかであることから、アライメントマークによる位置合わせ精度は10um程度の再現性があれば十分かもしれない。スーパーストレートM2は、例えば、複数のフォトリソグラフィー工程によって製造されてよい。このようにして形成されたスーパーストレートM2は、その表面を保護するために保護膜が設けられてもよい。該保護膜は、例えば、スーパーストレートM2の表面にサイトップ(登録商標)をコーティングすることによって形成されうる。
図13には、膜形成装置300に与えるドロップレシピ1206を生成する情報処理装置1200の構成例が示されている。情報処理装置1200は、例えば、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。このプログラム又はそれを格納したメモリ媒体も、発明の実施形態として理解されうる。情報処理装置1200は、膜形成装置300に組み込まれてもよい。ディスペンサ309は、組成物を吐出する複数の吐出ノズルを有しうる。ここでは、複数の吐出ノズルは、例えば、Y方向に所定の配列ピッチで配置されうる。基板駆動機構308によってプロセスウェハ4がY方向に走査されながらディスペンサ309から組成物が吐出され、これによってプロセスウェハ4の上に組成物が配置されうる。組成物の配置の分解能(メッシュ)は、吐出ノズルの配列ピッチ、基板保持部304の走査速度、吐出ノズルからの組成物の吐出周波数で決定されうる。ディスペンサ309の1つの吐出ノズルからの組成物の吐出量は、例えば、1〜3pLでありうる。プロセスウェハW上に滴下される組成物の密度は、メッシュ上における吐出指令ポイントの単位面積あたりの個数および走査回数で決定されうる。ドロップレシピは、例えば、吐出指令ポイントのリスト、走査方向、走査回数に関する情報を含みうる。
情報処理装置1200は、目標トポグラフ決定部1204と、ドロップレシピ発生部1205とを含みうる。情報処理装置1200が第1又は第4実施形態に適用される場合、ドロップレシピ発生部1205が発生したドロップレシピに従って組成物3’がプロセスウェハWの上にディスペンサ309によって配置されうる。情報処理装置1200が第2又は第3実施形態に適用される場合、目標トポグラフ決定部1204によって決定された表面形状を有するようにスーパーストレートM2が製造されうる。
目標トポグラフ決定部1204は、ショット配列情報1201、像面形状情報1202およびウェハトポグラフィー情報1203に基づいて焦点補償膜3の表面形状情報およびプロセスウェハWの表面の凹凸を補償するための補償量分布情報を決定し、該表面形状情報および補償量分布情報をドロップレシピ発生部1205に提供しうる。ショット配列情報1201は、プロセスウェハWにおける複数のショット領域の配列を示す情報を含みうる。像面形状情報1202は、例えば、露光装置の像面形状を示す情報を含み、この情報は、ショット領域毎の情報を含みうる。像面形状を示す情報は、走査露光装置における走査方向に依存する情報を含みうる。目標トポグラフ決定部1204は、ショット配列情報1201に基づいて各ショット領域の像面形状を対応するショット領域にマッピングする。これによって、トポグラフ決定部1204は、プロセスウェハWの複数のショット領域をカバーする領域の像面形状を示すマップ情報を発生しうる。
ドロップレシピ発生部1205は、目標トポグラフ決定部1204から提供される表面形状および補償量分布、組成物情報1207およびディスペンサ特性情報1208に基づいてドロップレシピを発生しうる。組成物情報1207は、組成物の揮発量を示す情報を含みうる。ドロップレシピ発生部1205は、組成物の揮発量を予測するための情報を使って、揮発による組成物の減少分が補正されるように組成物の配置を調整することができる。
情報処理装置1200は、原版のパターンを基板の上のレジスト層に投影し該レジスト層を露光する露光装置から得られる第1情報および該露光装置によって処理された該基板から得られる第2情報の少なくとも一方を処理するように構成されてもよい。情報処理装置1200は、該第1情報および該第2情報の少なくとも一方に基づいて、該露光装置の像面形状を示す形状情報を取得する工程と、該形状情報が物品製造用の基板の複数のショット領域にマッピングされたマップ情報を生成する工程と、を実行しうる。該第1情報は、例えば、ショット配列情報および像面形状情報、または、マップ情報でありうる。該第2情報は、例えば、該露光装置による露光工程を経た基板を計測することによって得られた情報(例えば、像面形状を実測して得られる情報)でありうる。
図14には、情報処理装置1200によって生成されたドロップレシピに従ってプロセスウェハ4に焦点補償膜3を形成するための組成物3’を配置する様子が模式的に示されている。プロセスウェハWに対するディスペンサ309の相対移動は、軌跡1301、1302として示されている。プロセスウェハWの全域に対する組成物の配置に長時間を要し、その時間における組成物の揮発が無視できない場合には、その揮発分を考慮して組成物の供給量が調整されたドロップレシピが使用されうる。
像面形状は、走査方向の他、露光装置のレチクルの照明条件としての照明モード、および、レチクルに依存しうる。図15(a)〜(d)には、照明モードおよびレチクルに依存する像面形状の4つの例が示されている。照明モードとしては、例えば、ダイポール照明、四重極照明、輪帯照明等がある。走査方向、照明モード、レチクル等の組み合わせに応じて像面形状が決定されうる。よって、これらを考慮し焦点補償膜3の表面形状が決定されうる。
図16には、一実施形態の物品製造システムの構成例が模式的に示されている。膜形成装置300によって焦点補償膜3が形成されたプロセスウェハWは、不図示の処理装置によってSOG膜2およびフォトレジスト層(レジスト層)1が形成された後に、露光装置400に提供され、露光装置400においてフォトレジスト層1が露光される。露光装置400は、前述の像面情報およびショット配列情報を情報処理装置1200に提供しうる。該ショット配列情報は、露光装置400が走査露光装置である場合、各ショット領域についての走査方向を含みうる。
ここで、あるプロセスウェハWを膜形成装置300および露光装置400を用いて処理した結果は、像面情報として情報処理装置1200にフィードバックされてもよい。この場合、情報処理装置1200は、フィードバックされた像面情報に基づいてドロップレシピを補正あるいは更新しうる。
図17には、他の実施形態の物品製造システムの構成例が模式的に示されている。図17に示された例では、露光装置400またはそれに付随する情報処理装置は、マッピング部401を含みうる。マッピング部401は、ショット配列情報1201に基づいて各ショット領域の像面形状を対応するショット領域にマッピングしたマップ情報を発生し出力しうる。マップ情報は、情報処理装置1200に提供されうる。マッピング部401は、例えば、プロセッサによって構成され、該プロセッサは、FPGA(Field Programmable Gate Arrayの略。)などのPLD(Programmable Logic Deviceの略。)、又は、ASIC(Application Specific Integrated Circuitの略。)、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。このプログラム又はそれを格納したメモリ媒体も、発明の実施形態として理解されうる。
以上のように、露光装置の像面形状に応じた表面形状を有する焦点補償膜3を形成し、その上にフォトレジスト層を形成し、該露光装置に提供することによって、該露光装置で発生しうるデフォーカスを低減または相殺することができる。ここで、該露光装置が走査露光装置である場合、該露光装置で発生しうるデフォーカスは、スキャン像面の像面湾曲の固有値成分に起因しうる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

Claims (28)

  1. 基板の上に焦点補償膜を形成する第1形成工程と、
    前記焦点補償膜の上にレジスト層を形成する第2形成工程と、
    露光装置を用いて前記レジスト層に原版のパターンを転写する転写工程と、を含み、
    前記第1形成工程では、前記焦点補償膜が前記露光装置の像面形状に応じた表面形状を有するように前記焦点補償膜を形成する、
    ことを特徴とする物品製造方法。
  2. 前記像面形状を計測する計測工程を更に含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の物品製造方法。
  3. 前記第1形成工程は、前記基板の上に平坦化膜が形成された後に実施される、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の物品製造方法。
  4. 前記平坦化膜は、前記基板の上に第1組成物を配置し、前記第1組成物と第1型とを接触させ、前記第1組成物を硬化させることによって形成される、
    ことを特徴とする請求項3に記載の物品製造方法。
  5. 前記平坦化膜は、SOC(Spin On Carbon)膜である、
    ことを特徴とする請求項3に記載の物品製造方法。
  6. 前記第1形成工程は、前記基板の上に第2組成物を配置する配置工程と、前記第2組成物と第2型とを接触させる接触工程と、前記第2組成物を硬化させることによって前記焦点補償膜を形成する硬化工程とを含む、
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の物品製造方法。
  7. 前記配置工程では、前記像面形状に応じて第2組成物が前記基板の上に配置される
    ことを特徴とする請求項6に記載の物品製造方法。
  8. 前記第2型として、前記像面形状に応じた表面形状を有する型が使用される、
    ことを特徴とする請求項6又は7に記載の物品製造方法。
  9. 前記像面形状に応じた前記表面形状は、前記像面形状に応じた深さを有する複数の凹部を含む、
    ことを特徴とする請求項8に記載の物品製造方法。
  10. 前記基板は、複数のショット領域を有し、前記第2型は、前記複数のショット領域をカバーする領域を有する、
    ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の物品製造方法。
  11. 前記露光装置は、走査露光装置であり、
    前記像面形状は、走査露光の結果に現れる、基板の被露光面とベストフォーカス面との差分の二次元分布である、
    ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の物品製造方法。
  12. 前記像面形状は、前記走査露光の方向に依存する、
    ことを特徴とする請求項11に記載の物品製造方法。
  13. 目標表面形状を有する焦点補償膜を基板の上に形成する膜形成方法であって、
    前記目標表面形状は、前記焦点補償膜の上にレジストパターンを形成するために使用される露光装置の像面形状に応じた表面形状である、
    ことを特徴とする膜形成方法。
  14. 前記像面形状を計測する計測工程を更に含む、
    ことを特徴とする請求項13に記載の膜形成方法。
  15. 前記焦点補償膜は、前記基板の上に配置された平坦化膜の上に形成される、
    ことを特徴とする請求項13又は14に記載の膜形成方法。
  16. 前記平坦化膜は、前記基板の上に第1組成物を配置し、前記第1組成物と第1型とを接触させ、前記第1組成物を硬化させることによって形成される、
    ことを特徴とする請求項15に記載の膜形成方法。
  17. 前記平坦化膜は、SOC(Spin On Carbon)膜である、
    ことを特徴とする請求項15に記載の膜形成方法。
  18. 前記焦点補償膜は、前記基板の上に第2組成物を配置する配置工程と、前記第2組成物と第2型とを接触させる接触工程と、前記第2組成物を硬化させることによって前記焦点補償膜を形成する硬化工程とを経て形成される、
    ことを特徴とする請求項13乃至17のいずれか1項に記載の膜形成方法。
  19. 前記配置工程では、前記像面形状に応じて第2組成物が前記基板の上に配置される
    ことを特徴とする請求項18に記載の膜形成方法。
  20. 前記第2型として、前記像面形状に応じた表面形状を有する型が使用される、
    ことを特徴とする請求項18又は19に記載の膜形成方法。
  21. 前記像面形状に応じた前記表面形状は、前記像面形状に応じた凹部を含む、
    ことを特徴とする請求項20に記載の膜形成方法。
  22. 前記基板は、複数のショット領域を有し、前記第2型は、前記複数のショット領域をカバーする領域を有する、
    ことを特徴とする請求項18乃至21のいずれか1項に記載の膜形成方法。
  23. 前記露光装置は、走査露光装置であり、前記像面形状は、走査露光における像面形状である、
    ことを特徴とする請求項13乃至22のいずれか1項に記載の膜形成方法。
  24. 前記像面形状は、前記走査露光の方向に依存する、
    ことを特徴とする請求項23に記載の膜形成方法。
  25. 基板の上の組成物と型の成形面とを接触させ前記組成物を硬化させることによって前記基板の上に前記組成物の硬化物からなる焦点補償膜を形成する膜形成装置において使用される前記型を製造する型製造方法であって、
    前記成形面が前記焦点補償膜の上にレジストパターンを形成するために使用される露光装置の像面形状に応じた表面形状を有するように、前記成形面を形成する、
    ことを特徴とする型製造方法。
  26. 原版のパターンを基板の上のレジスト層に投影し前記レジスト層を露光する露光装置であって、
    前記露光装置の像面形状を示す形状情報が物品製造用の基板の複数のショット領域にマッピングされた情報を出力するプロセッサを備える、
    ことを特徴とする露光装置。
  27. 原版のパターンを基板の上のレジスト層に投影し前記レジスト層を露光する露光装置から得られる第1情報および前記露光装置によって処理された前記基板から得られる第2情報の少なくとも一方を処理する情報処理方法であって、
    前記第1情報および前記第2情報の少なくとも一方に基づいて、前記露光装置の像面形状を示す形状情報を取得する工程と、
    前記形状情報が物品製造用の基板の複数のショット領域にマッピングされた情報を生成する工程と、
    を含むことを特徴とする情報処理方法。
  28. 請求項27に記載の情報処理方法をコンピュータに実行させるプログラム。
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